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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung zur Funkenerosion
mit einstellbarer Dauer, Frequenz und Amplitude der an den Erosionsspalt übermittelten
Impulse, enthaltend einen Arbeitskreis mit von einem Taktgeber steuerbarem Arbeitsschalter,
einen Löschkreis mit einem Kondensator zur Speicherung der Löschenergie für den
Arbeitsschalter und mit einem von einem Taktgeber steuerbaren Löschschalter und
einen den Kondensator, eine Induktivität und einen Umladegleichrichter aufweisenden
Umladekreis.
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Bei einer bekannten Schaltanordnung dieser Art wird bei beispielsweise
als Thyristor ausgebildetem gezündetem Arbeitsschalter durch den Taktgeber der Löschschalter
gezündet, so daß der Kondensator über den Löschschalter und den Erosionsspalt oder
einen parallel dazu liegenden Widerstand entladen wird, wobei am Arbeitsschalter
eine Gegenspannung auftritt, die diesen löscht. Bei dieser bekannten Schaltanordnung
überlagert sich die das Löschen des Arbeitsschalters bewirkende Spannung der am
Erosionsspalt anliegenden Spannung und erzeugt in diesem eine unerwünschte Stromspitze.
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Bei einer weiteren bekannten Schaltanordnung der eingangs genannten
Art wird der genannte Nachteil dadurch vermieden, daß der Kondensator des Löschkreises
parallel zum Erosionsspalt geschaltet ist. Bei dieser Schaltanordnung muß jedoch
nach jedem Impuls der Kondensator des Löschkreises aus der Gleichspannungsquelle
aufgeladen werden. Die dafür erforderliche Energie ist praktisch als Verlust anzusehen
und kann insbeosndere bei höheren Frequenzen die Größenordnung der am Erosionsspalt
umgesetzten Energie erreichen, so daß diese Schaltanordnung mit einem niedrigen
Wirkungsgrad arbeitet.
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Außerdem ist eine Schaltanordnung bekannt, bei der der Arbeitsschalter
und der Löschschalter abwechselnd als Löschschalter füreinander verwendet werden.
Abgesehen davon, daß hierbei kein Umladekreis vorhanden ist, der Kondensator, Induktivität
und Umladegleichrichter enthält, liegt in diesem Falle der Erosionsspalt im Umladekreis.
Dadurch kann hier die Entionisierung des Erosionsspaltes erst nach beendeter Umladung
im Umladekreis stattfinden. Daraus ergibt sich ein verhältnismäßig niedriges Tastverhältnis,
das wegen des Bestrebens, einen möglichst geringen relativen Werkzeugelektrodenverschleiß
zu erzielen, jedoch unerwünscht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung der
eingangs beschriebenen Art zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf den Verlust
an Energie, ferner derart, daß die zur Löschung des Arbeitsschalters dienendeSpannung
der amErosionsspalt liegenden Spannung nicht überlagert wird, und daß die im Kondensator
gespeicherte Löschenergie besser ausgenutzt wird, ohne das Tastverhältnis zu verringern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein zweiter Umladekreis vorgesehen
ist, der den Kondensator, eine weitere Induktivität und einen weiteren Umladegleichrichter
enthält, und daß in dem Löschkreis der Arbeitsschalter und der Löschschalter abwechselnd
als Löschschalter für einander dienen. Dies hat die Wirkung, daß die auf dem einzigen
Kondensator gespeicherte Ladung innerhalb jeder Periode praktisch verlustfrei zweimal
umgeladen wird, und zwar je einmal über jede der beiden Induktivitäten der Umladekreise.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der Schaltanordnung nach der Erfindung ist darin
zu sehen, daß in an sich bekannter Weise ein zweiter Arbeitskreis vorgesehen ist,
dessen Arbeitsschalter der Löschschalter des ersten Arbeitskreises ist. Dadurch
wird die Ausnutzung der Gleichspannungsquelle und der Schaltmittel der Schaltanordnung
wesentlich verbessert.
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Als Arbeitsschalter und/oder Löschschalter sind zweckmäßigerweise
ebenfalls an sich bekannte Thyristoren zu verwenden.
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Um die Gleichmäßigkeit des Betriebsverhaltens der Schaltanordnung
nach der Erfindung zu verbessern, kann jeder der beiden Umladegleichrichter einerseits
über einen Widerstand mit dem einen Pol und andererseits unmittelbar mit dem anderen
Pol der Gleichspannungsquelle verbunden sein. Dies bewirkt, daß der Kondensator
jedesmal auf die gleiche Spannung umgeladen wird.
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Falls bei Anwendung einer Schaltanordnung mit zwei Arbeitskreisen
beide Erosionsspalte über einen einzigen Vorschubantrieb geregelt werden und dabei
die beiden Bearbeitungsflächen unterschiedliche Größen aufweisen, wird ein optimales
Arbeitsverhalten nur erreicht, wenn der Taktgeber für die Arbeitsschalter beider
Arbeitskreise auf ein den Bearbeitungsflächen entsprechendes Verhältnis der öffnungszeiten
der Arbeitsschalter einstellbar ist.
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Bei bestimmten Paarungen der Werkstoffe der Werkstückelektrode und
der Werkzeugelektrode kann es zweckmäßig sein, parallel zu dem Erosionsspalt einen
Speicher zu schalten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Schaltanordnungen
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Schaltanordnung mit
nur einem Arbeitskreis und F i g. 2 eine Schaltanordnung mit zwei Arbeitskreisen.
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Die Schaltanordnung ist an die Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen.
Der einzige Arbeitskreis der Schaltanordnung nach F i g. 1 enthält in Hintereinanderschaltung
die Gleichspannungsquelle 1, den als Thyristor ausgebildeten Arbeitsschalter 3 a,
die Induktivität 7 a, den Widerstand 9 a und den zwischen der Werkzeugelektrode
10 a und der Werkstückelektrode 11 gebildeten Erosionsspalt. Die Schaltanordnung
nach F i g. 2 enthält außer dem ersten Arbeitskreis noch einen zweiten Arbeitskreis,
der in Hintereinanderschaltung die Gleichspannungsquelle 1, den als Thyristor ausgebildeten
Arbeitsschalter 3 b, die Induktivtät 7 b, den Widerstand 9 b und den zwischen der
Werkzeugelektrode 10 b und der Werkstückelektrode 11 gebildeten Erosionsspalt enthält.
Dabei können an dem Erosionsspalt oder den Erosionsspalten Werkzeugelektrode und
Werkstückelektrode vertauscht sein, wobei die unmittelbar an die Gleichspannungsquelle
1 angeschlossene Elektrode beiden Arbeitskreisen gemeinsam sein kann.
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Der Löschkreis der Schaltanordnung nach der Erfindung besteht in Hintereinanderschaltung
aus dem Kondensator 6 und den beiden als Thyristoren ausgebildeten Schaltern 3 a
und 3 b mit ihren Anoden 5 a
und 5 b und ihren Kathoden 4 a und
4 b, wobei die Steuerelektroden 13 a und 13 b der Schalter
3 a und 3 b mit dem Taktgeber 12 verbunden sind.
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Der eine Umladekreis der Schaltanordnung besteht in Hintereinanderschaltung
aus dem Kondensator 6,
der Induktivität 7 a, dem Umladegleichrichter
2 a und dem Schalter 3 b, während der andere Umladekreis ebenfalls in Hintereinanderschaltung
den Kondensator 6, die Induktivität 7 b, den Umladegleichrichter 2 b und den Schalter
3 a enthält. Die Verbindungsleitung zwischen der Induktivität 7 a und dem Umladegleichrichter
2 a des einen Umladekreises ist über den Widerstand 8 a und die Verbindungsleitung
zwischen der Induktivität 7 b und dem Umladegleichrichter 2 b des anderen Umladekreises
ist über den Widerstand 8 b mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle 1 verbunden.
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Die Arbeitsweise der Schaltanordnungen nach den Ausführungsbeispielen
der Erfindung besteht in der Aufeinanderfolge nachstehender Schritte: a) Der Taktgeber
12 zündet über die Steuerelektrode 13 a den Schalter 3 a, so daß in dem Arbeitskreis
ein Arbeitsstrom über den zwischen der Werkzeugelektrode 10 a und der Werkstückelektrode
11 gebildeten Erosionsspalt fließt. Gleichzeitig wird der Kondensator 6 über den
Schalter 3 a, die Induktivität 7 b und den Widerstand 8 b derart von der
Gleichspannungsquelle 1
aufgeladen, daß der Pol 6" gegenüber dem Pol 6' des
Kondensators 6 positives Potential erhält.
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b) Danach zündet der Taktgeber 12 über die Steuerelektrode 13 b den
Schalter 3 b, so daß die an dem Kondensator 6 anliegende Spannung über den geschlossenen
Schalter 3 b derart auf den Schalter 3 a einwirkt, daß dieser gelöscht und damit
geöffnet wird. Im Falle der Schaltanordnung nach F i g. 2 fließt gleichzeitig in
dem zweiten Arbeitskreis ein Arbeitsstrom über den geschlossenen Schalter 3 b und
den zwischen der Werkzeugelektrode 10 b und der Werkstückelektrode 11 gebildeten
Erosionsspalt. Außerdem lädt sich der Kondensator 6 mittels des Umladekreises über
den geschlossenen Schalter 3 b, den Umladegleichrichter 2 a und die Induktivität
7 a um.
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c) Danach zündet der Taktgeber 12 über die Steuerelektrode
13 a wieder den Schalter 3 a, so daß der Arbeitsstrom wieder in dem Arbeitskreis
über den zwischen der Werkzeugelektrode 10 a und der Werkstückelektrode
11 gebildeten Erosionsspalt fließt. Außerdem löscht der Kondensator 6 den
Schalter 3 b und lädt sich mittels des Umladekreises über den Schalter 3 a, den
Umladegleichrichter 2 b und die Induktivität 7 b um.
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Fortfolgend treten die Schritte b) und c) abwechselnd auf. Wegen der
zwar geringen, aber unvermeidbaren Energieverluste bei den Umladungen des Kondensators
6 würde ohne Nachlieferung von Energie die Spannung am Kondensator 6 während des
Betriebes der Schaltanordnung langsam abnehmen und schließlich nicht mehr zum Löschen
ausreichen. Für die Nachlieferung von Energie steht einerseits der Energieinhalt
der jeweils vom Arbeitsstrom durchflossenen Induktivität 7 a bzw. 7 b zur Zeit der
Unterbrechung des Arbeitsstromes zur Verfügung, wobei der Energieinhalt der Induktivität
7 a bzw. 7 b bei hinreichend großen Arbeitsströmen größer sein kann
als der Bedarf an nachzuliefernder Energie für den Kondensator 6. Damit der Kondensator
6 immer wieder auf die vorgegebene Spannung aufgeladen wird, sind die Widerstände
8 a und 8 b vorgesehen, über die dem Kondensator 6 nachzuliefernde Energie aus der
Gleichspannungsquelle 1 zugeführt oder überschüssige Energie an die Gleichspannungsquelle
1 abgeführt werden kann. Die pro Impuls nachzuliefernde Energie für den Kondensator
ist aber in jedem Falle klein gegenüber dem vorgegebenen Energieinhalt des Kondensators
6.
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Falls mit der Schaltanordnung nach der Erfindung eine gegenüber den
Ausführungsbeispielen umgekehrte Polarität an dem Erosionsspalt bzw. den Erosionsspalten
erzielt werden soll, können die Gleichspannungsquelle 1, die Umladegleichrichter
2 a und 2 b und die Schalter 3 a und 3 b mit umgekehrter Polarität in die Schaltanordnung
eingefügt werden. Im übrigen können die Widerstände 8 a und 8 b in der Schaltanordnung
nach der Erfindung auch parallel nur zu den jeweiligen Erosionsspalten geschaltet
sein.